JP2001045772A - 3-level inverter or pwn cycloconverter - Google Patents

3-level inverter or pwn cycloconverter

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JP2001045772A
JP2001045772A JP11220206A JP22020699A JP2001045772A JP 2001045772 A JP2001045772 A JP 2001045772A JP 11220206 A JP11220206 A JP 11220206A JP 22020699 A JP22020699 A JP 22020699A JP 2001045772 A JP2001045772 A JP 2001045772A
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diode
level inverter
semiconductor switch
voltage
module
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JP11220206A
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Japanese (ja)
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Akira Kumagai
彰 熊谷
Kenji Yamada
健二 山田
Sadao Ishii
佐田夫 石井
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Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/003Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce price and size by arranging a semiconductor switch and the chip unit of a diode for composing the main circuit of a three-level inverter in parallel on the same structure as the configuration of one arm and connecting them. SOLUTION: When a semiconductor switch chip used for a three-level inverter and a diode chip are arranged on a same substrate 9 and are connected, the semiconductor chip and the chip of diodes that are parts excluding a capacitor out of the main circuit of a three-phase three-level inverter are composed by a compound module. Then, each chip and a connection part are arranged on the same substrate, an alumina plate, or the like, insulation treatment is made when insulation is required, and each component is connected by a copper foil pattern 7, a wire 8, or the like as one module 9 as shown in a circuit diagram for applying to the three-level inverter, thus achieving the three-level inverter in a complex configuration without increasing costs and size.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、直流電圧入力を
所望の交流電圧出力に変換する3レベルインバータを構
成する半導体スイッチやダイオード等を同一構造物上に
配置し接続したモジュールを使用するインバータ等に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inverter and the like using a module in which semiconductor switches and diodes constituting a three-level inverter for converting a DC voltage input into a desired AC voltage output are arranged and connected on the same structure. About.

【0002】[0002]

【従来の技術】図2に3レベルインバータの電力変換部
の基本構成を示している。現在、市場には半導体スイッ
チと逆並列にダイオードを接続した1個入りの絶縁ゲー
ト・バイポーラ・トランジスタ(以後、「IGBT」と
言う。)モジュールや、IGBTと逆並列のダイオード
を直列に接続した2in1(ツーインワン)のIGBT
モジュールの3相分を1モジュールにした6in1(シ
ックスインワン)のIGBTモジュールが主流であるた
め、2レベルのパルスインバータを実現するには問題な
かったが、2レベルのインバータと主回路の構成が異な
る3レベルインバータを実現しようとすると、これまで
3レベルインバータは低圧の汎用インバータでは適用例
が少ないため、外形・コストとも増大した。これと同じ
ことは、半導体スイッチ等を用いたPWMサイクロコン
バータについても言える。
2. Description of the Related Art FIG. 2 shows a basic configuration of a power converter of a three-level inverter. At present, there is a single insulated gate bipolar transistor (hereinafter referred to as "IGBT") module in which a diode is connected in antiparallel with a semiconductor switch, and a 2in1 in which an IGBT and an antiparallel diode are connected in series. (Two-in-one) IGBT
Since a 6-in-1 (six-in-one) IGBT module in which three phases of the module are combined into one module is mainstream, there was no problem in realizing a two-level pulse inverter, but the configuration of the main circuit differs from that of the two-level inverter. In order to realize a three-level inverter, since the three-level inverter has not been applied to a low-voltage general-purpose inverter so far, the external shape and cost have increased. The same can be said for a PWM cycloconverter using a semiconductor switch or the like.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の課題を
解決するもので、複数の半導体チップを使用する3レベ
ルインバータやPWMサイクロコンバータを低価格・小
型で実現する複合化モジュールを提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is to solve the above-mentioned problems, and to provide a low-cost and small-sized composite module for a three-level inverter or a PWM cycloconverter using a plurality of semiconductor chips. It is in.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、請求項1記載の発明は、P(正)側とN(負)側間
の直流電圧を2分割し、出力電圧を3レベルで出力する
インバータ部(以下、「3レベルインバータ」と呼
ぶ。)であって、逆並列にダイオードチップが接続され
た半導体スイッチチップを、1番上のコレクタがP側に
接続されそのエミッタが2番目のコレクタに接続され、
2番目のエミッタが3番目のコレクタに接続され、3番
目のエミッタが4番目のコレクタに接続され、4番目の
エミッタがN側に接続されるように、直列に4個接続
し、P側から2番目のコレクタと3番目のエミッタの接
続点から出力端子を取り出し、P側から1番目のエミッ
タと2番目のコレクタの接続点にダイオードチップのカ
ソードを接続し、前記ダイオードチップのアノードは直
流電圧を2分割した中性点に接続され、またP側から3
番目のエミッタと4番目のコレクタの接続点にダイオー
ドチップのアノードを接続し、前記ダイオードチップの
カソードは直流電圧を2分割した中性点に接続されるユ
ニットを1アームの構成とし、前記1アームの回路を3
回路分配置して各アームのP側から見て1番上のコレク
タは全てP側に接続し、4番目のエミッタは全てN側に
接続し、2番目のエミッタと3番目のコレクタに接続さ
れたダイオードチップのアノードと、3番目のエミッタ
と4番目のコレクタに接続されたダイオードチップのカ
ソードとは中性点で並列に同一構造物上に配置し接続し
たことを特徴としている。また、請求項2記載の発明
は、交流電圧を整流して直流電圧に変換する整流部と前
記3レベルインバータとを備え、前記整流部に使用する
整流ダイオードを請求項1のインバータモジュールと同
一構造物上に配置し接続したことを特徴としている。さ
らに、請求項3記載の発明は、交流電圧を整流し直流電
圧に変換する整流部と前記3レベルインバータと制動用
の放電抵抗を駆動する制動回路部を備え、上記整流部に
使用する整流ダイオードと制動回路に使用する半導体ス
イッチおよびダイオードを請求項1のインバータモジュ
ールと同一構造物上に配置し接続したことを特徴として
いる。そして、請求項4記載の発明は、表面実装形ディ
スクリート部品の半導体スイッチとダイオードを使用す
る3レベルインバータにおいて、請求項1のインバータ
モジュールと同様に同一構造物上に実装し配線したモジ
ュールを利用したことを特徴としている。また、請求項
5記載のマルチレベルインバータの発明は、請求項4記
載の3レベルインバータを多段接続したことを特徴とし
ている。そして、請求項6記載の発明は、表面実装形デ
ィスクリート部品の半導体スイッチとダイオードを使用
するマルチレベルインバータにおいて、前記半導体スイ
ッチとダイオードを同一構造物上に実装し配線したモジ
ュールを利用したことを特徴としている。上記の構成に
より、3レベルインバータの回路実現に必用な複数の半
導体スイッチとダイオードをチップやチップ毎のモルー
ド状態で基板、アルミ板などの同一構造物上に配置し接
続したモジュールを使用できるので、3レベルインバー
タの小型化・低コスト化を実現することができる。さら
に、請求項7記載のPWMサイクロコンバータの発明
は、商用交流電圧を直接任意の周波数の交流電圧に直接
変換するPWMサイクロコンバータであって該PWMサ
イクロコンバータを構成する複数の半導体スイッチチッ
プとダイオードチップを同一構造物上に配置し接続した
ことを特徴としている。そして、請求項8記載の発明
は、表面実装形ディスクリート部品の半導体スイッチと
ダイオードを使用するPWMサイクロコンバータにおい
て、前記半導体スイッチとダイオードを同一構造物上に
実装し配線したモジュールを利用したことを特徴として
いる。また、請求項9記載の発明は、請求項7又は8記
載のPWMサイクロコンバータを多重に接続したことを
特徴としている。上記の構成により、PWMサイクロコ
ンバータの回路実現に必用な複数の半導体スイッチとダ
イオードをチップやチップ毎のモルード状態で基板、ア
ルミ板などの同一構造物上に配置し接続したモジュール
を使用できるので、PWMサイクロコンバータの小型化
・低コスト化を実現することができる。そして、請求項
10記載の発明は、NPN型半導体スイッチに対して適
用された請求項1記載の接続関係をPNP型半導体スイ
ッチに対しても同様に対応して適用させたことを特徴と
している。上記の構成により、PNP型半導体スイッチ
を用いた3レベルインバータの回路に対しても同様に小
型化・低コスト化を実現することができるようになる。
According to a first aspect of the present invention, a DC voltage between a P (positive) side and an N (negative) side is divided into two and an output voltage is divided into three levels. (Hereinafter referred to as a “three-level inverter”), in which a semiconductor switch chip having a diode chip connected in anti-parallel is connected with a top collector connected to the P side and an emitter connected to the P side. Connected to the th collector,
Connect four in series so that the second emitter is connected to the third collector, the third emitter is connected to the fourth collector, and the fourth emitter is connected to the N side. An output terminal is taken out from the connection point between the second collector and the third emitter, the cathode of the diode chip is connected to the connection point between the first emitter and the second collector from the P side, and the anode of the diode chip is connected to a DC voltage. Is connected to the neutral point that is divided into two, and 3
The anode of the diode chip is connected to the connection point of the fourth emitter and the fourth collector, and the cathode of the diode chip has a unit connected to a neutral point obtained by dividing the DC voltage into two, and has a one-arm configuration. 3 circuits
All the uppermost collectors are connected to the P side, all the fourth emitters are connected to the N side, and the second emitter and the third collector are connected to each other. The anode of the diode chip and the cathode of the diode chip connected to the third emitter and the fourth collector are arranged and connected in parallel on the same structure at a neutral point. According to a second aspect of the present invention, there is provided a rectifying unit for rectifying an AC voltage to convert it into a DC voltage, and the three-level inverter, wherein a rectifying diode used for the rectifying unit has the same structure as the inverter module of the first aspect. It is characterized by being arranged and connected on an object. Further, the invention according to claim 3 further comprises a rectifier for rectifying an AC voltage and converting it to a DC voltage, a braking circuit for driving the three-level inverter and a discharge resistor for braking, and a rectifier diode used for the rectifier. And a semiconductor switch and a diode used in the braking circuit are arranged and connected on the same structure as the inverter module of the first aspect. The invention according to claim 4 uses a module mounted and wired on the same structure as the inverter module of claim 1 in a three-level inverter using semiconductor switches and diodes of surface-mount discrete components. It is characterized by: Further, the invention of a multi-level inverter according to claim 5 is characterized in that the three-level inverter according to claim 4 is connected in multiple stages. According to a sixth aspect of the present invention, in a multilevel inverter using a semiconductor switch and a diode of a surface mount discrete component, a module in which the semiconductor switch and the diode are mounted and wired on the same structure is used. And With the above configuration, it is possible to use a module in which a plurality of semiconductor switches and diodes necessary for realizing a circuit of a three-level inverter are arranged and connected on the same structure such as a board or an aluminum plate in a chip or a mold state for each chip. The size and cost of the three-level inverter can be reduced. Furthermore, the invention of a PWM cycloconverter according to claim 7 is a PWM cycloconverter for directly converting a commercial AC voltage directly to an AC voltage of an arbitrary frequency, wherein a plurality of semiconductor switch chips and diode chips constituting the PWM cycloconverter are provided. Are arranged and connected on the same structure. The invention according to claim 8 is characterized in that, in a PWM cycloconverter using a semiconductor switch and a diode of a surface mount discrete component, a module in which the semiconductor switch and the diode are mounted on the same structure and wired is used. And The invention according to claim 9 is characterized in that the PWM cycloconverter according to claim 7 or 8 is multiplexed. With the above configuration, it is possible to use a module in which a plurality of semiconductor switches and diodes necessary for realizing a circuit of the PWM cycloconverter are arranged and connected on the same structure such as a board or an aluminum plate in a chip or a mold state for each chip. The size and cost of the PWM cycloconverter can be reduced. The invention according to claim 10 is characterized in that the connection relationship according to claim 1 applied to an NPN semiconductor switch is similarly applied to a PNP semiconductor switch. With the configuration described above, it is possible to realize the miniaturization and cost reduction of the three-level inverter circuit using the PNP type semiconductor switch.

【0005】[0005]

【発明の実施の形態】図2は3相3レベルインバータを
示す回路構成図で、図2(a)は3相3レベルインバー
タの主回路を示し、図2(b)は3相3レベルインバー
タの入力側の整流部の1例を示し、図2(c)は3相3
レベルインバータの制動回路部の1例を示す回路図であ
る。図2(a)において、端子Pは正側端子であり、端
子Nは負側端子である。この端子Pと端子Nに図2
(b)の整流部の出力が接続され、交流電圧を整流した
整流電圧が端子Pと端子N間に印加される。端子Pと端
子N間にはコンデンサ1C1と1C2の直列接続回路が
接続されており、この整流電圧はコンデンサ1C1と1
C2の直列接続回路により平滑され、それぞれ並列に接
続されている3相3レベルインバータのU相、V相、W
相の主回路に印加される。U相の主回路1は、例えばI
GBTである1S1、1S2、1S3、1S4とそれぞ
れのIGBTにフリーホイールダイオード1D2、1D
3、1D5、1D6を逆並列接続した第1、第2、第
3、第4の半導体スイッチチップと、第1のクランプダ
イオード1D1のカソードを前記第1半導体スイッチチ
ップと第2半導体スイッチチップとの接続点に接続し、
第2のクランプダイオード1D4のアノードを前記第3
半導体スイッチチップと第4半導体スイッチチップとの
接続点に接続し、前記第1のクランプダイオード1D1
のアノードと第2のクランプダイオード1D4のカソー
ドを共に前記コンデンサ1C1と1C2の接続点に接続
した構成となっている。V相の主回路2も同様に、IG
BTである2S1、2S2、2S3、2S4とそれぞれ
のIGBTにフリーホイールダイオード2D2、2D
3、2D5、2D6を逆並列接続した第1、第2、第
3、第4の半導体スイッチチップと、第1のクランプダ
イオード2D1のカソードを前記第1半導体スイッチチ
ップと第2半導体スイッチチップとの接続点に接続し、
第2のクランプダイオード2D4のアノードを前記第3
半導体スイッチチップと第4半導体スイッチチップとの
接続点に接続し、前記第1のクランプダイオード2D1
のアノードと第2のクランプダイオード2D4のカソー
ドを共に前記コンデンサ1C1と1C2の接続点に接続
した構成となっている。W相の主回路3も同様に、IG
BTである3S1、3S2、3S3、3S4とそれぞれ
のIGBTにフリーホイールダイオード3D2、3D
3、3D5、3D6を逆並列接続した第1、第2、第
3、第4の半導体スイッチチップと、第1のクランプダ
イオード3D1のカソードを前記第1半導体スイッチチ
ップと第2半導体スイッチチップとの接続点に接続し、
第2のクランプダイオード3D4のアノードを前記第3
半導体スイッチチップと第4半導体スイッチチップとの
接続点に接続し、前記第1のクランプダイオード3D1
のアノードと第2のクランプダイオード3D4のカソー
ドを共に前記コンデンサ1C1と1C2の接続点に接続
した構成となっている。
2 is a circuit diagram showing a three-phase three-level inverter. FIG. 2 (a) shows a main circuit of the three-phase three-level inverter, and FIG. 2 (b) shows a three-phase three-level inverter. FIG. 2C shows an example of a rectifying unit on the input side of FIG.
It is a circuit diagram showing an example of a braking circuit part of a level inverter. In FIG. 2A, a terminal P is a positive terminal, and a terminal N is a negative terminal. As shown in FIG.
The output of the rectifier of (b) is connected, and a rectified voltage obtained by rectifying the AC voltage is applied between the terminal P and the terminal N. A series connection circuit of capacitors 1C1 and 1C2 is connected between the terminals P and N, and the rectified voltage is applied to the capacitors 1C1 and 1C1.
U-phase, V-phase, and W-phase of three-phase three-level inverters which are smoothed by a series connection circuit of C2 and connected in parallel, respectively.
Applied to the main circuit of the phase. The U-phase main circuit 1 includes, for example, I
GBTs 1S1, 1S2, 1S3, 1S4 and respective IGBTs are provided with freewheel diodes 1D2, 1D.
First, second, third, and fourth semiconductor switch chips in which 3, 1D5, and 1D6 are connected in anti-parallel, and the cathode of the first clamp diode 1D1 is connected to the first semiconductor switch chip and the second semiconductor switch chip. Connect to the connection point,
The anode of the second clamp diode 1D4 is connected to the third
A first clamp diode connected to a connection point between the semiconductor switch chip and the fourth semiconductor switch chip;
And the cathode of the second clamp diode 1D4 are both connected to the connection point of the capacitors 1C1 and 1C2. Similarly, the V-phase main circuit 2
The BTs 2S1, 2S2, 2S3 and 2S4 and the respective IGBTs are provided with freewheeling diodes 2D2 and 2D.
First, second, third, and fourth semiconductor switch chips in which 3, 2D5, and 2D6 are connected in anti-parallel, and the cathode of the first clamp diode 2D1 is connected to the first semiconductor switch chip and the second semiconductor switch chip. Connect to the connection point,
The anode of the second clamp diode 2D4 is connected to the third
A first clamp diode connected to a connection point between the semiconductor switch chip and the fourth semiconductor switch chip;
And the cathode of the second clamp diode 2D4 are both connected to the connection point of the capacitors 1C1 and 1C2. Similarly, the W-phase main circuit 3
The BTs 3S1, 3S2, 3S3, 3S4 and the respective IGBTs are provided with freewheeling diodes 3D2, 3D.
First, second, third, and fourth semiconductor switch chips in which 3, 3D5, and 3D6 are connected in anti-parallel, and the cathode of the first clamp diode 3D1 is connected to the first semiconductor switch chip and the second semiconductor switch chip. Connect to the connection point,
The anode of the second clamp diode 3D4 is connected to the third
The first clamp diode 3D1 is connected to a connection point between a semiconductor switch chip and a fourth semiconductor switch chip.
And the cathode of the second clamp diode 3D4 are both connected to the connection point of the capacitors 1C1 and 1C2.

【0006】図1は、3レベルインバータに使用する半
導体スイッチチップやダイオードチップを同一の基板上
9に配置して接続した例を示すもので、図2に示した3
相3レベルインバータの主回路のうち、コンデンサ1C
1、1C2以外の部分である半導体スイッチやダイオー
ドのチップを複合化したモジュールで構成している。図
1において、1S1〜1S4、2S1〜2S4、3S1
〜3S4が半導体スイッチ、1D1〜1D6、2D1〜
2D6、3D1〜3D6がダイオードのチップ、4、
5、6が図2中のP、N、Cの入力用接続部であり、
U、V、Wが図2中のU、V、Wの出力用接続部、1B
1、1B2、2B1、2B2、3B1、3B2が半導体
スイッチ制御信号接続部で、1T1、1T2、2T1、
2T2、3T1、3T2が接続部を示している。それぞ
れのチップや接続部は同一の基板またはアルミ板などに
配置し、絶縁が必要な場合には絶縁処理を行い、それぞ
れの部品を回路図に示す通りに銅箔パターン7やワイヤ
ー8等で接続して1モジュール9とし、3レベルインバ
ータに適用される。なお、上記の実施形態では、NPN
型半導体スイッチの例で示したが、本発明はこれに限定
されるものではなく、PNP型半導体スイッチを用いた
3レベルインバータの回路に対しても同様に実施するこ
とができる。
FIG. 1 shows an example in which a semiconductor switch chip and a diode chip used for a three-level inverter are arranged and connected on the same substrate 9, and the three-level inverter shown in FIG.
Capacitor 1C in the main circuit of the phase 3 level inverter
It is composed of a module in which semiconductor switch and diode chips other than 1, 1C2 are combined. In FIG. 1, 1S1 to 1S4, 2S1 to 2S4, 3S1
To 3S4 are semiconductor switches, 1D1 to 1D6, 2D1 to
2D6, 3D1-3D6 are diode chips, 4,
Reference numerals 5 and 6 denote input connection portions of P, N and C in FIG.
U, V, and W are output connection portions of U, V, and W in FIG.
1, 1B2, 2B1, 2B2, 3B1, 3B2 are semiconductor switch control signal connection parts, and 1T1, 1T2, 2T1,.
2T2, 3T1, and 3T2 indicate connection portions. Each chip and connecting part are placed on the same substrate or aluminum plate. If insulation is required, perform insulation treatment and connect each part with copper foil pattern 7, wire 8, etc. as shown in the circuit diagram Thus, one module 9 is applied to a three-level inverter. In the above embodiment, the NPN
Although the present invention has been described with reference to an example of a semiconductor switch of the type, the present invention is not limited to this, and the present invention can be similarly applied to a circuit of a three-level inverter using a PNP semiconductor switch.

【0007】また、整流部に使用する図2(b)の各ダ
イオードD1および2を前記インバータ部のモジュール
と複合させて構成すると、よりコンパクトにできるので
有利である。図2(c)は、コンデンサ1C1、1C2
の電気エネルギー等を制動抵抗R1で熱エネルギーに消
費する制動回路部を示し、制動抵抗R1に電流を流すた
めの半導体スイッチS1にIGBT等が使用されるが、
この半導体スイッチS1やダイオード等を前記インバー
タ部のモジュールと複合させて構成すると、よりコンパ
クトにできるので有利である。
Also, it is advantageous to combine the diodes D1 and D2 in FIG. 2B used in the rectifier with the module of the inverter so as to make it more compact. FIG. 2C shows capacitors 1C1 and 1C2.
1 shows a braking circuit unit that consumes electric energy and the like into heat energy by a braking resistor R1, and an IGBT or the like is used for a semiconductor switch S1 for flowing a current through the braking resistor R1.
It is advantageous to combine the semiconductor switch S1, the diode, and the like with the module of the inverter section, since the configuration can be made more compact.

【0008】図3はPWMサイクロコンバータの回路例
を示すもので、図3(a)は回路構成の単位としての一
個の双方向スイッチBSを示している。図3(b)はこ
の双方向スイッチBSを3個用いたPWMサイクロコン
バータモジュール10を示している。図3(c)はこの
PWMサイクロコンバータを2並列にしたモジュール2
0を、図3(d)はこのPWMサイクロコンバータを3
並列にしたモジュール30を示している。
FIG. 3 shows a circuit example of a PWM cycloconverter. FIG. 3A shows one bidirectional switch BS as a unit of the circuit configuration. FIG. 3B shows a PWM cycloconverter module 10 using three bidirectional switches BS. FIG. 3C shows a module 2 in which the PWM cycloconverters are arranged in parallel.
0, and FIG.
Shown are modules 30 in parallel.

【0009】図4は、図3(a)に示す一個の双方向ス
イッチBSを実現するために、一方向半導体スイッチで
あるIGBTやGTO(ゲートターンオフサイリスタ)
などを2個直列または並列接続し、さらにはダイオード
などを用いた具体的な回路を示している。図4(a)は
IGBTのS1とS2の2個をそれぞれコレクタ同士で
接続し(接続点T2)、ダイオードD1とD2の各アノ
ードを接続点T2と接続し、ダイオードD1のカソード
とIGBTS1のエミッタを接続し(接続点T1)、ダ
イオードD2のカソードとIGBTS2のエミッタを接
続して(接続点T3)成る双方向スイッチBSである。
図4(a)の回路の動作は、IGBTのS1がターンオ
ンするとT1→S1→ダイオードD2→T2に電流が流
れ、IGBTのS2がターンオンするとT2→S2→ダ
イオードD1→T1に電流が流れ、双方向スイッチBS
が形成される。図4(b)はIGBTS1とS2の2個
をそれぞれエミッタ同士で接続し(接続点T2)、ダイ
オードD1とD2の2個をそれぞれカソード同士で接続
して接続点T2と接続する。ダイオードD1のアノード
とIGBTS1のエミッタを接続し(接続点T1)、ダ
イオードD2のアノードとIGBTS2のエミッタを接
続して(接続点T3)成る双方向スイッチBSである。
図4(b)の回路の動作は、IGBTのS1がターンオ
ンするとT3→ダイオードD2→S1→T1に電流が流
れ、IGBTのS2がターンオンするとT1→ダイオー
ドD1→S2→T3に電流が流れ、双方向スイッチBS
が形成される。図4(c)は、IGBTS1のコレクタ
とダイオードD1のアノードを接続した直列接続回路
と、IGBTS2のコレクタとダイオードD2のアノー
ドを接続した直列接続回路とをそれぞれダイオードD2
のカソードとIGBTS1のエミッタとで接続し(接続
点T1)またダイオードD1のカソードとIGBTS2
のエミッタとで接続し(接続点T3)て並列接続した双
方向スイッチBSである。図4(c)の回路の動作は、
IGBTのS1がターンオンするとT1→S1→ダイオ
ードD1→T3に電流が流れ、IGBTのS2がターン
オンするとT3→S2→ダイオードD2→T1に電流が
流れ、双方向スイッチBSが形成される。図4(d)
は、IGBTS1のエミッタとダオードD1のカソード
を接続した直列接続回路と、IGBTS2のエミッタと
ダオードD2のカソードを接続した直列接続回路とを、
それぞれダイオードD2のアノードとIGBTS1のコ
レクタとで接続し(接続点T1)またダイオードD1の
アノードとIGBTS2のコタとで接続し(接続点T
3)て並列接続した双方向スイッチBSである。図4
(d)の回路の動作は、IGBTのS1がターンオンす
るとT3→ダイオードD1→S1→T1に電流が流れ、
IGBTのS2がターンオンするとT1→ダイオードD
2→S2→T2に電流が流れ、双方向スイッチBSが形
成される。
FIG. 4 shows a IGBT or GTO (gate turn-off thyristor) which is a one-way semiconductor switch to realize one bidirectional switch BS shown in FIG.
2 are connected in series or in parallel, and a specific circuit using a diode or the like is shown. FIG. 4A shows that two collectors S1 and S2 of the IGBT are connected to each other (connection point T2), the anodes of the diodes D1 and D2 are connected to the connection point T2, and the cathode of the diode D1 and the emitter of the IGBTS1 are connected. (Connection point T1), and connects the cathode of the diode D2 and the emitter of the IGBTS2 (connection point T3).
The operation of the circuit of FIG. 4A is as follows. When S1 of the IGBT is turned on, a current flows through T1 → S1 → diode D2 → T2, and when S2 of the IGBT is turned on, a current flows through T2 → S2 → diode D1 → T1. Switch BS
Is formed. In FIG. 4B, two IGBTS1 and S2 are connected to each other at the emitter (connection point T2), and two diodes D1 and D2 are connected to each other at the cathodes and connected to the connection point T2. The bidirectional switch BS is formed by connecting the anode of the diode D1 to the emitter of the IGBTS1 (connection point T1) and connecting the anode of the diode D2 to the emitter of the IGBTS2 (connection point T3).
The operation of the circuit of FIG. 4B is as follows. When S1 of the IGBT is turned on, a current flows through T3 → diode D2 → S1 → T1, and when S2 of the IGBT is turned on, a current flows through T1 → diode D1 → S2 → T3. Switch BS
Is formed. FIG. 4C shows a series connection circuit connecting the collector of IGBTS1 and the anode of diode D1 and a series connection circuit connecting the collector of IGBTS2 and the anode of diode D2, respectively.
And the emitter of the IGBTS1 (connection point T1), and the cathode of the diode D1 and the IGBTS2
The bidirectional switch BS is connected in parallel (connection point T3) and connected in parallel. The operation of the circuit of FIG.
When S1 of the IGBT is turned on, a current flows through T1 → S1 → diode D1 → T3, and when S2 of the IGBT is turned on, current flows through T3 → S2 → diode D2 → T1 to form a bidirectional switch BS. FIG. 4 (d)
A series connection circuit connecting the emitter of IGBTS1 and the cathode of diode D1, and a series connection circuit connecting the emitter of IGBTS2 and the cathode of diode D2,
The anode of the diode D2 is connected to the collector of the IGBTS1 (connection point T1), and the anode of the diode D1 is connected to the anode of the IGBTS2 (connection point T).
3) Bidirectional switches BS connected in parallel. FIG.
The operation of the circuit of (d) is as follows. When S1 of the IGBT is turned on, a current flows through T3 → diode D1 → S1 → T1,
When S2 of the IGBT is turned on, T1 → diode D
A current flows from 2 to S2 to T2, and a bidirectional switch BS is formed.

【0010】図4(e)は、GTO(ゲートターンオフ
・サイリスタ)のS1とS2を逆並列接続して成る双方
向スイッチBSである。図4(a)〜(d)はIGBT
であり、信号がベースに加わっていればIGBTはオ
ン、信号がなくなるとIGBTはオフ動作をするのに対
して、GTOはゲートに正のパルスが加わるとオンし、
以後ゲートに信号が無くなってもオンを持続し続け、ゲ
ートに負のパルスが加わるか保持電流以下になるとオフ
する点で異なる。したがって、図4(e)の回路の動作
は、GTOのS1のゲートに正のパルスが加わるとGT
OのS1がターンオンする。S1がターンオンするとT
1→S1→T3に電流が流れる。そしてゲートに負のパ
ルスが加わるか保持電流以下になるとS1はオフする。
逆に、GTOのS2のゲートに正のパルスが加わるとS
2がターンオンし、T3→S2→T1に電流が流れ、ゲ
ートに負のパルスが加わるか保持電流以下になるまで流
れ続ける。このようにして図4(e)の双方向スイッチ
BSが形成される。
FIG. 4E shows a bidirectional switch BS in which GTOs (gate turn-off thyristors) S1 and S2 are connected in anti-parallel. FIGS. 4A to 4D show IGBTs.
When a signal is applied to the base, the IGBT turns on. When there is no signal, the IGBT turns off. On the other hand, the GTO turns on when a positive pulse is applied to the gate.
Thereafter, even if there is no signal at the gate, the gate is kept on, and the gate is turned off when a negative pulse is applied to the gate or when the gate voltage becomes lower than the holding current. Therefore, the operation of the circuit of FIG. 4E is such that when a positive pulse is applied to the gate of S1 of GTO, GT
O S1 turns on. T when S1 turns on
A current flows from 1 to S1 to T3. Then, when a negative pulse is applied to the gate or becomes equal to or lower than the holding current, S1 is turned off.
Conversely, when a positive pulse is applied to the gate of S2 of the GTO, S2
2 is turned on, and the current flows from T3 to S2 to T1, and continues to flow until a negative pulse is applied to the gate or the holding current becomes lower. Thus, the bidirectional switch BS of FIG. 4E is formed.

【0011】図5は、双方向スイッチBSを3個用いた
図3(b)のPWMサイクロコンバータのパターンを図
4(a)のIGBTのS1とS2およびダイオードD
1、D2を用いて構成した双方向スイッチ回路のモジュ
ール10の斜視図であり、図6は図5のモジュール10
を含む本発明によるPWMサイクロコンバータモジュー
ルの構造図である。図5において、IGBTの1S11
と1S12が図4(a)のIGBTのS1とS2に相当
し、図5のダイオード1D11と1D12が図4(a)
のダイオードD1とD2に相当する。また、図5の接続
点ターミナル1T1、1R1、1P1がそれぞれ図4
(a)の接続点T1、T2、T3に相当する。図5のG
11とG12は1S11と1S12を制御するゲート線
である。まったく同様のことが、図5の中段に見られる
第2グループのIGBTの1S21と1S22、第2グ
ループのダイオード1D21と1D22、第2グループ
の接続点ターミナル1T2、1R2についても言える。
すなわち、IGBTの1S21と1S22が図4(a)
のIGBTのS1とS2に相当し、ダイオード1D21
と1D22が図4(a)のダイオードD1とD2に相当
し、接続点ターミナル1T2、1R2がそれぞれ図4
(a)の接続点T1、T2に相当する。図5のG21と
G22は1S21と1S22を制御するゲート線であ
る。同様に、図5の下段に見られる第3グループのIG
BTの1S31と1S32、第3グループのダイオード
1D31と1D32、第3グループの接続点ターミナル
1T3、1R3についても同じことが言える。すなわ
ち、IGBTの1S31と1S32が図4(a)のIG
BTのS1とS2に相当し、ダイオード1D31と1D
32が図4(a)のダイオードD1とD2に相当し、接
続点ターミナル1T3、1R3がそれぞれ図4(a)の
接続点T1、T2に相当する。図5のG31とG32は
1S31と1S32を制御するゲート線である。これら
の図5の双方向スイッチ回路モジュールを含むPWMサ
イクロコンバータモジュールの構造図である図6におい
て、10は双方向スイッチ回路モジュール、61は3φ
入力端子、62は出力端子、63は絶縁板、64はケー
ス、65はベース板、66は取り付け穴、67はゲート
端子である。以上のように、主回路構成が複雑なPWM
サイクロコンバータであっても、半導体スイッチ・ダイ
オードのチップを基板等の同一構造物上に配置し配線し
たモジュールを適用することにより、コストとサイズを
増大させずに実現できるようになる。
FIG. 5 shows the pattern of the PWM cyclo-converter of FIG. 3B using three bidirectional switches BS, and shows the IGBTs S1 and S2 and the diode D of FIG.
FIG. 6 is a perspective view of a module 10 of a bidirectional switch circuit configured using D1, D2, and FIG.
FIG. 2 is a structural diagram of a PWM cycloconverter module according to the present invention including: In FIG. 5, 1S11 of the IGBT
And 1S12 correspond to S1 and S2 of the IGBT of FIG. 4A, and diodes 1D11 and 1D12 of FIG.
Of the diodes D1 and D2. Also, the connection point terminals 1T1, 1R1, and 1P1 in FIG.
It corresponds to the connection points T1, T2, T3 in (a). G in FIG.
11 and G12 are gate lines for controlling 1S11 and 1S12. Exactly the same applies to the IGBTs 1S21 and 1S22 of the second group, the diodes 1D21 and 1D22 of the second group, and the connection point terminals 1T2 and 1R2 of the second group, which can be seen in the middle part of FIG.
That is, 1S21 and 1S22 of the IGBT are shown in FIG.
IGBTs S1 and S2, and a diode 1D21
4D correspond to the diodes D1 and D2 in FIG. 4A, and the connection terminals 1T2 and 1R2
This corresponds to the connection points T1 and T2 in FIG. G21 and G22 in FIG. 5 are gate lines for controlling 1S21 and 1S22. Similarly, the third group of IGs shown in the lower part of FIG.
The same applies to the BTs 1S31 and 1S32, the third group of diodes 1D31 and 1D32, and the third group of connection terminals 1T3 and 1R3. That is, 1S31 and 1S32 of the IGBT are the IGBTs of FIG.
The diodes 1D31 and 1D correspond to S1 and S2 of the BT.
32 corresponds to the diodes D1 and D2 in FIG. 4A, and the connection terminals 1T3 and 1R3 correspond to the connection points T1 and T2 in FIG. 4A, respectively. G31 and G32 in FIG. 5 are gate lines for controlling 1S31 and 1S32. In FIG. 6, which is a structural diagram of the PWM cycloconverter module including the bidirectional switch circuit module of FIG. 5, 10 is a bidirectional switch circuit module, and 61 is 3φ.
An input terminal, 62 is an output terminal, 63 is an insulating plate, 64 is a case, 65 is a base plate, 66 is a mounting hole, and 67 is a gate terminal. As described above, the PWM whose main circuit configuration is complicated
Even a cycloconverter can be realized without increasing cost and size by applying a module in which semiconductor switch / diode chips are arranged and wired on the same structure such as a substrate.

【0012】図7は、双方向スイッチBSを6個用いた
図3(c)のPWMサイクロコンバータのパターンを図
4(a)のIGBTのS1とS2およびダイオードD
1、D2を用いて構成した双方向スイッチ回路のモジュ
ール20の斜視図であり、図8は図7のモジュール20
を含む本発明によるPWMサイクロコンバータモジュー
ルの構造図である。図7において、モジュール20は図
5のモジュール10を2列並列に接続したものである。
したがって、左列の第1モジュールに属するIGBTの
1S11と1S12が図4(a)のIGBTのS1とS
2に相当し、図7のダイオード1D11と1D12が図
4(a)のダイオードD1とD2に相当し、図7の接続
点ターミナル1T1、1R1、1P1がそれぞれ図4
(a)の接続点T1、T2、T3に相当することは同様
であり、以下、図7の中段の第2グループ、下段の第3
グループついても同じである。まったく同じことが、図
の右側の第2モジュールについてもあてはまる。すなわ
ち、IGBTの2S11と2S12が図4(a)のIG
BTのS1とS2に相当し、図7のダイオード2D11
と2D12が図4(a)のダイオードD1とD2に相当
し、図7の接続点ターミナル2R1、2P1がそれぞれ
図4(a)の接続点T2、T3に相当することは同様で
あり、以下、図7の中段の第2グループ、下段の第3グ
ループついても同じである。これらの図7の双方向スイ
ッチ回路モジュールを含むPWMサイクロコンバータモ
ジュールの構造図である図8において、20は双方向ス
イッチ回路モジュール、81は3φ入力端子、82は出
力端子、83は絶縁板、84はケース、85はベース
板、86は取り付け穴、87はゲート端子である。以上
のように、主回路構成が複雑な2並列のPWMサイクロ
コンバータであっても、半導体スイッチ・ダイオードの
チップを基板等の同一構造物上に配置し配線したモジュ
ールを適用することにより、コストとサイズを増大させ
ずに実現できるようになる。
FIG. 7 shows a pattern of the PWM cyclo-converter of FIG. 3C using six bidirectional switches BS, which shows S1 and S2 and a diode D of the IGBT of FIG.
FIG. 8 is a perspective view of a module 20 of a bidirectional switch circuit configured using D1, D2, and FIG.
FIG. 2 is a structural diagram of a PWM cycloconverter module according to the present invention including: 7, a module 20 is obtained by connecting the modules 10 of FIG. 5 in two rows in parallel.
Therefore, IGBTs 1S11 and 1S12 belonging to the first module in the left column are S1 and S1 of the IGBT in FIG.
7, the diodes 1D11 and 1D12 in FIG. 7 correspond to the diodes D1 and D2 in FIG. 4A, and the connection terminals 1T1, 1R1, and 1P1 in FIG.
The same applies to the connection points T1, T2, and T3 in (a). Hereinafter, the second group in the middle part of FIG.
The same is true for groups. Exactly the same is true for the second module on the right side of the figure. That is, 2S11 and 2S12 of the IGBT are the IGBTs of FIG.
It corresponds to S1 and S2 of BT, and the diode 2D11 of FIG.
And 2D12 correspond to the diodes D1 and D2 in FIG. 4A, and the connection point terminals 2R1 and 2P1 in FIG. 7 correspond to the connection points T2 and T3 in FIG. 4A, respectively. The same applies to the second group in the middle part of FIG. 7 and the third group in the lower part. In FIG. 8, which is a structural diagram of the PWM cycloconverter module including the bidirectional switch circuit module of FIG. 7, 20 is a bidirectional switch circuit module, 81 is a 3φ input terminal, 82 is an output terminal, 83 is an insulating plate, 84 Is a case, 85 is a base plate, 86 is a mounting hole, and 87 is a gate terminal. As described above, even in the case of a two-parallel PWM cycloconverter having a complicated main circuit configuration, the cost is reduced by applying a module in which semiconductor switch / diode chips are arranged and wired on the same structure such as a substrate. It can be realized without increasing the size.

【0013】図9は、双方向スイッチBSを9個用いた
図3(d)のPWMサイクロコンバータのパターンを図
4(a)のIGBTのS1とS2およびダイオードD
1、D2を用いて構成した双方向スイッチ回路のモジュ
ール30の斜視図であり、図10は図9のモジュール2
0を含む本発明によるPWMサイクロコンバータモジュ
ールの構造図である。図9において、モジュール30は
図5のモジュール10を3列並列に接続したものであ
る。したがって、左列の第1モジュール10に属する上
段の第1グループIGBTの1S11、1S12以下、
中段の第2グループの1S21、1S22以下、下段の
第3グループの1S31、1S32以下についても同じ
であり、中列の第2モジュール10に属する上段の第1
グループIGBTの2S11、2S12以下、中段の第
2グループの2S21、2S22以下、下段の第3グル
ープの2S31、2S32以下についても同じである。
同じことは、右列の第3モジュール10に属する上段の
第1グループIGBTの3S11、3S12以下につい
ても、中段の第2グループの3S21、3S22以下に
ついても、下段の第3グループの3S31、3S32以
下についても当てはまる。これらの図9の双方向スイッ
チ回路モジュールを含むPWMサイクロコンバータモジ
ュールの構造図である図10において、30は双方向ス
イッチ回路モジュール、91は3φ入力端子、92は出
力端子、93は絶縁板、94はケース、95はベース
板、96は取り付け穴、97はゲート端子である。以上
のように、主回路構成が複雑な3並列のPWMサイクロ
コンバータであっても、半導体スイッチ・ダイオードの
チップを基板等の同一構造物上に配置し配線したモジュ
ールを適用することにより、コストとサイズを増大させ
ずに実現できるようになる。
FIG. 9 shows the pattern of the PWM cyclo-converter of FIG. 3D using nine bidirectional switches BS, as shown by S1 and S2 and the diode D of the IGBT of FIG.
10 is a perspective view of a module 30 of a bidirectional switch circuit configured using D2, and FIG.
FIG. 3 is a structural diagram of a PWM cycloconverter module according to the present invention including a zero. In FIG. 9, a module 30 is obtained by connecting the modules 10 of FIG. 5 in three rows in parallel. Therefore, 1S11, 1S12 and below of the upper first group IGBT belonging to the first module 10 in the left column,
The same applies to 1S21, 1S22 and below in the second group in the middle row, and 1S31 and 1S32 and below in the third group in the lower row, and the upper first section belonging to the second module 10 in the middle row.
The same applies to 2S11 and 2S12 and below in the group IGBT, 2S21 and 2S22 and below in the second group in the middle, and 2S31 and 2S32 and below in the third group in the lower.
The same applies to 3S11 and 3S12 and below of the upper first group IGBT belonging to the third module 10 in the right column, 3S21 and 3S22 and below of the middle second group, and 3S31 and 3S32 and below of the lower third group. The same is true for In FIG. 10, which is a structural diagram of a PWM cycloconverter module including the bidirectional switch circuit module of FIG. 9, 30 is a bidirectional switch circuit module, 91 is a 3φ input terminal, 92 is an output terminal, 93 is an insulating plate, 94 Is a case, 95 is a base plate, 96 is a mounting hole, and 97 is a gate terminal. As described above, even in the case of a three-parallel PWM cycloconverter having a complicated main circuit configuration, the cost is reduced by applying a module in which semiconductor switch / diode chips are arranged and wired on the same structure such as a substrate. It can be realized without increasing the size.

【0014】以上の他に、表面実装形ディスクリート部
品である半導体スイッチおよびダイオードについても、
上記のインバータモジュールと同様に同一構造物上に実
装し配線したモジュールを利用すると有利となる。同じ
ことはPWMサイクロコンバータについても当てはま
り、表面実装形ディスクリート部品である半導体スイッ
チおよびダイオードを、上記のPWMサイクロコンバー
タモジュールと同様に同一構造物上に実装し配線したモ
ジュールを利用すると有利となる。また、表面実装形デ
ィスクリート部品の半導体スイッチとダイオードを同一
構造物上に実装し配線したモジュールを利用すれば、3
レベル以上のマルチレベルインバータをコストとサイズ
を増大させずに実現できるようになる。このような3レ
ベルインバータを多段接続すれば、マルチレベルインバ
ータをコストとサイズを増大させずに実現できるように
なる。以上のようなPWMサイクロコンバータを多重に
接続すれば、多重PWMサイクロコンバータをコストと
サイズを増大させずに実現できるようになる。
In addition to the above, semiconductor switches and diodes, which are surface-mount discrete components, are also described.
It is advantageous to use a module mounted and wired on the same structure as the inverter module described above. The same applies to the PWM cycloconverter, and it is advantageous to use a module in which semiconductor switches and diodes, which are discrete components mounted on a surface, are mounted and wired on the same structure as the above-described PWM cycloconverter module. In addition, if a module in which a semiconductor switch and a diode of a surface mount discrete component are mounted on the same structure and wired is used, 3
Multi-level inverters above the level can be realized without increasing cost and size. If such three-level inverters are connected in multiple stages, a multi-level inverter can be realized without increasing cost and size. By multiplexing the above-described PWM cycloconverters, a multiplexed PWM cycloconverter can be realized without increasing cost and size.

【0015】[0015]

【発明の効果】以上説明したように市販のIGBTモジ
ュールでは、実現しづらい複雑な構成の3レベルインバ
ータやPWMサクロコンバータを、半導体スイッチ・ダ
イオードのチップを基板等の同一構造物上に配置し配線
したモジュールを適用することにより、コストとサイズ
を増大させずに実現できるようになる。同時に素子間の
接続が短く出来るためスイッチング時に配線インダクタ
ンスによって生じるサージ電圧や不要なノイズを抑制さ
せる効果もある。
As described above, in a commercially available IGBT module, a three-level inverter or a PWM sachro converter having a complicated configuration which is difficult to realize is arranged by wiring semiconductor switch / diode chips on the same structure such as a substrate. By applying such a module, it can be realized without increasing cost and size. At the same time, since the connection between the elements can be shortened, there is also an effect of suppressing a surge voltage and unnecessary noise caused by wiring inductance during switching.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施の形態の3レベルインバータ
用モジュール構成例を示している。
FIG. 1 shows an example of a module configuration for a three-level inverter according to a first embodiment of the present invention.

【図2】3レベルインバータ部の主回路を示す図であ
る。
FIG. 2 is a diagram showing a main circuit of a three-level inverter unit.

【図3】PWMサイクロコンバータの各種の主回路を示
す図である。
FIG. 3 is a diagram showing various main circuits of the PWM cycloconverter.

【図4】図3の双方向スイッチBSを、一方向半導体ス
イッチを2個直列または並列、さらにはダイオードなど
を使用して実現した具体例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a specific example in which the bidirectional switch BS of FIG. 3 is realized by using two unidirectional semiconductor switches in series or in parallel, and further using a diode or the like.

【図5】本発明の第2実施の形態で、図3(b)のPW
Mサイクロコンバータのパターンについて図4(a)の
IGBTとダイオードを用いて実現した回路装置の斜視
図である。
FIG. 5 shows a PW of FIG. 3B according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a perspective view of a circuit device realized by using the IGBT and the diode of FIG.

【図6】図5のモジュール回路10を含めてモジュール
を形成した本実施例の構造図である。
FIG. 6 is a structural diagram of the present embodiment in which a module is formed including the module circuit 10 of FIG.

【図7】本発明の第2実施の形態の変形例で、図3
(c)のPWMサイクロコンバータのパターンについて
図4(a)のIGBTとダイオードを用いて実現した回
路装置の斜視図である。
FIG. 7 shows a modification of the second embodiment of the present invention,
FIG. 5C is a perspective view of a circuit device realized by using the IGBT and the diode of FIG. 4A for the pattern of the PWM cycloconverter of FIG.

【図8】図7のモジュール回路20を含めてモジュール
を形成した本実施例の構造図である。
8 is a structural diagram of the present embodiment in which a module including the module circuit 20 of FIG. 7 is formed.

【図9】本発明の第2実施の形態の変形例で、図3
(d)のPWMサイクロコンバータのパターンについて
図4(a)のIGBTとダイオードを用いて実現した回
路装置の斜視図である。
FIG. 9 shows a modification of the second embodiment of the present invention,
FIG. 5D is a perspective view of a circuit device realized by using the IGBT and the diode of FIG. 4A for the pattern of the PWM cycloconverter of FIG.

【図10】図9のモジュール回路30を含めてモジュー
ルを形成した本実施例の構造図である。
FIG. 10 is a structural diagram of the present embodiment in which a module is formed including the module circuit 30 of FIG. 9;

フロントページの続き (72)発明者 石井 佐田夫 福岡県北九州市八幡西区黒崎城石2番1号 株式会社安川電機内 Fターム(参考) 5H007 CA01 CA05 CB05 CC23 HA03 HA04 Continuation of the front page (72) Inventor Sadao Ishii 2-1 Kurosaki Castle Stone, Yawatanishi-ku, Kitakyushu-shi, Fukuoka F-term (reference) 5H007 CA01 CA05 CB05 CC23 HA03 HA04

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 P(正)側とN(負)側間の直流電圧を
2分割し、出力電圧を3レベルで出力するインバータ部
(以下、「3レベルインバータ」と呼ぶ。)であって、
逆並列にダイオードチップが接続された半導体スイッチ
チップを、1番上のコレクタがP側に接続されそのエミ
ッタが2番目のコレクタに接続され、2番目のエミッタ
が3番目のコレクタに接続され、3番目のエミッタが4
番目のコレクタに接続され、4番目のエミッタがN側に
接続されるように、直列に4個接続し、P側から2番目
のコレクタと3番目のエミッタの接続点から出力端子を
取り出し、P側から1番目のエミッタと2番目のコレク
タの接続点にダイオードチップのカソードを接続し、前
記ダイオードチップのアノードは直流電圧を2分割した
中性点に接続され、またP側から3番目のエミッタと4
番目のコレクタの接続点にダイオードチップのアノード
を接続し、前記ダイオードチップのカソードは直流電圧
を2分割した中性点に接続されるユニットを1アームの
構成とし、前記1アームの回路を3回路分配置して各ア
ームのP側から見て1番上のコレクタは全てP側に接続
し、4番目のエミッタは全てN側に接続し、2番目のエ
ミッタと3番目のコレクタに接続されたダイオードチッ
プのアノードと、3番目のエミッタと4番目のコレクタ
に接続されたダイオードチップのカソードとは中性点で
並列に同一構造物上に配置し接続したことを特徴とした
3レベルインバータ。
An inverter unit (hereinafter referred to as a "three-level inverter") that divides a DC voltage between a P (positive) side and an N (negative) side into two and outputs an output voltage at three levels. ,
A semiconductor switch chip having a diode chip connected in anti-parallel is connected with a top collector connected to the P side, an emitter connected to the second collector, a second emitter connected to the third collector, The fourth emitter is 4
Connected in series such that the fourth emitter is connected to the N-side and the fourth emitter is connected to the N-side, and the output terminal is taken out from the connection point of the second collector and the third emitter from the P-side. The cathode of the diode chip is connected to the connection point between the first emitter and the second collector from the side, the anode of the diode chip is connected to the neutral point obtained by dividing the DC voltage into two, and the third emitter from the P side. And 4
The anode of the diode chip is connected to the connection point of the third collector, and the cathode of the diode chip has a unit connected to a neutral point obtained by dividing the DC voltage into two, and has one arm. All the uppermost collectors viewed from the P side of each arm are connected to the P side, all the fourth emitters are connected to the N side, and the second emitter and the third collector are connected. A three-level inverter, wherein an anode of a diode chip and a cathode of a diode chip connected to a third emitter and a fourth collector are arranged and connected in parallel on the same structure at a neutral point.
【請求項2】 交流電圧を整流して直流電圧に変換する
整流部と前記3レベルインバータとを備え、前記整流部
に使用する整流ダイオードを請求項1のインバータモジ
ュールと同一構造物上に配置し接続したことを特徴とし
た3レベルインバータ。
2. The rectifier according to claim 1, further comprising a rectifier for rectifying an AC voltage and converting the rectified voltage into a DC voltage, and the three-level inverter, wherein a rectifier diode used for the rectifier is disposed on the same structure as the inverter module of claim 1. A three-level inverter characterized by being connected.
【請求項3】 交流電圧を整流し直流電圧に変換する整
流部と前記3レベルインバータと制動用の放電抵抗を駆
動する制動回路部を備え、上記整流部に使用する整流ダ
イオードと制動回路に使用する半導体スイッチおよびダ
イオードを請求項1のインバータモジュールと同一構造
物上に配置し接続したことを特徴とした3レベルインバ
ータ。
3. A rectifying unit for rectifying an AC voltage and converting it to a DC voltage, a braking circuit unit for driving the three-level inverter and a discharging resistor for braking, and a rectifying diode used for the rectifying unit and used for a braking circuit. A three-level inverter, wherein the semiconductor switch and the diode are arranged and connected on the same structure as the inverter module of claim 1.
【請求項4】 表面実装形ディスクリート部品の半導体
スイッチとダイオードを使用する3レベルインバータに
おいて、請求項1のインバータモジュールと同様に同一
構造物上に実装し配線したモジュールを利用した3レベ
ルインバータ。
4. A three-level inverter using semiconductor switches and diodes of surface mount discrete components, wherein the three-level inverter uses a module mounted and wired on the same structure as the inverter module of claim 1.
【請求項5】 請求項4記載の3レベルインバータを多
段接続したマルチレベルインバータ。
5. A multi-level inverter in which the three-level inverter according to claim 4 is connected in multiple stages.
【請求項6】 表面実装形ディスクリート部品の半導体
スイッチとダイオードを使用するマルチレベルインバー
タにおいて、前記半導体スイッチとダイオードを同一構
造物上に実装し配線したモジュールを利用したマルチレ
ベルインバータ。
6. A multi-level inverter using a semiconductor switch and a diode of a surface mount discrete component, wherein the semiconductor switch and the diode are mounted on the same structure and wired.
【請求項7】 商用交流電圧を直接任意の周波数の交流
電圧に直接変換するPWMサイクロコンバータであって
該PWMサイクロコンバータを構成する複数の半導体ス
イッチチップとダイオードチップを同一構造物上に配置
し接続したことを特徴としたPWMサイクロコンバー
タ。
7. A PWM cycloconverter for directly converting a commercial AC voltage to an AC voltage having an arbitrary frequency, wherein a plurality of semiconductor switch chips and diode chips constituting the PWM cycloconverter are arranged and connected on the same structure. PWM cycloconverter characterized by the following.
【請求項8】 表面実装形ディスクリート部品の半導体
スイッチとダイオードを使用するPWMサイクロコンバ
ータにおいて、前記半導体スイッチとダイオードを同一
構造物上に実装し配線したモジュールを利用したPWM
サイクロコンバータ。
8. A PWM cycloconverter using a semiconductor switch and a diode of a surface mount discrete component, wherein the semiconductor switch and the diode are mounted on the same structure and wired using a module.
Cyclo converter.
【請求項9】 請求項7又は8記載のPWMサイクロコ
ンバータを多重に接続したPWMサイクロコンバータ。
9. A PWM cycloconverter in which the PWM cycloconverters according to claim 7 are multiplexed.
【請求項10】 NPN型半導体スイッチに対して適用
された請求項1記載の接続関係をPNP型半導体スイッ
チに対しても同様に対応して適用させたことを特徴とし
た3レベルインバータ。
10. A three-level inverter, wherein the connection relationship according to claim 1 applied to an NPN type semiconductor switch is similarly applied to a PNP type semiconductor switch.
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Cited By (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004096974A (en) * 2002-09-04 2004-03-25 Yaskawa Electric Corp Snubber module and power converter
JP2007014089A (en) * 2005-06-29 2007-01-18 Ngk Insulators Ltd Electrical circuit and pulse power supply
EP1939937A2 (en) 2006-12-28 2008-07-02 Hitachi, Ltd. Bidirectional switch module
JP2008193779A (en) * 2007-02-02 2008-08-21 Fuji Electric Systems Co Ltd Semiconductor module
JP2011015558A (en) * 2009-07-03 2011-01-20 Toyo Electric Mfg Co Ltd Overvoltage protection device
US20120256574A1 (en) * 2010-01-18 2012-10-11 Mitsubishi Electric Corporation Power semiconductor module, power converting apparatus and railway car
WO2012165101A1 (en) * 2011-05-31 2012-12-06 日産自動車株式会社 Power conversion device
WO2012165102A1 (en) * 2011-05-31 2012-12-06 日産自動車株式会社 Power converter
WO2012165099A1 (en) * 2011-05-31 2012-12-06 日産自動車株式会社 Power conversion device
WO2012165100A1 (en) * 2011-05-31 2012-12-06 日産自動車株式会社 Power conversion device
JP2013048507A (en) * 2011-08-29 2013-03-07 Toshiba Corp Power conversion device
WO2013051476A1 (en) * 2011-10-07 2013-04-11 日産自動車株式会社 Power converter
WO2013051475A1 (en) * 2011-10-07 2013-04-11 日産自動車株式会社 Power converter
JP2013150410A (en) * 2012-01-18 2013-08-01 Fuji Electric Co Ltd Power semiconductor module and power conversion apparatus
CN104022635A (en) * 2013-03-01 2014-09-03 控制技术有限公司 Drive circuit for electrical load
JP2014239641A (en) * 2013-06-05 2014-12-18 エルエス産電株式会社Lsis Co., Ltd. Multi-level inverter
JP2015156799A (en) * 2015-04-23 2015-08-27 株式会社東芝 Power conversion device
WO2016031037A1 (en) * 2014-08-29 2016-03-03 東芝三菱電機産業システム株式会社 Inverter
WO2016031042A1 (en) * 2014-08-29 2016-03-03 東芝三菱電機産業システム株式会社 Converter and power conversion device using same
US9490721B2 (en) 2011-05-31 2016-11-08 Nissan Motor Co., Ltd. Power conversion device
US9614454B2 (en) 2011-05-31 2017-04-04 Nissan Motor Co., Ltd. Power conversion device with reduced wiring distance
WO2017174102A1 (en) * 2016-04-07 2017-10-12 H.C. F. Porsche Module for a multilevel converter
WO2020235429A1 (en) * 2019-05-21 2020-11-26 パナソニックIpマネジメント株式会社 Bi-directional switch module and bi-directional switch

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004105220A2 (en) * 2003-05-16 2004-12-02 Ballard Power Systems Corporation Power module system
JP6613883B2 (en) * 2015-12-25 2019-12-04 富士電機株式会社 3-level power conversion circuit

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5752386A (en) * 1980-09-16 1982-03-27 Hitachi Ltd Semiconductor device
JPH05153780A (en) * 1991-11-28 1993-06-18 Fuji Electric Co Ltd Power converter equipment
JP3250642B2 (en) * 1995-01-31 2002-01-28 富士電機株式会社 Power converter for vehicle
JPH10323077A (en) * 1997-05-14 1998-12-04 Nippon Densan Corp Drive circuit for dc brushless motor
JPH1189247A (en) * 1997-09-02 1999-03-30 Denso Corp Power converter
JPH1189242A (en) * 1997-09-08 1999-03-30 Yaskawa Electric Corp Power converter
JP3865011B2 (en) * 1997-11-11 2007-01-10 株式会社安川電機 PWM cycloconverter
JP3447943B2 (en) * 1998-01-19 2003-09-16 株式会社日立製作所 Control method of neutral point clamp type inverter

Cited By (63)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004096974A (en) * 2002-09-04 2004-03-25 Yaskawa Electric Corp Snubber module and power converter
JP2007014089A (en) * 2005-06-29 2007-01-18 Ngk Insulators Ltd Electrical circuit and pulse power supply
JP4684765B2 (en) * 2005-06-29 2011-05-18 日本碍子株式会社 Electric circuit and pulse power supply
EP1939937A2 (en) 2006-12-28 2008-07-02 Hitachi, Ltd. Bidirectional switch module
EP1939937A3 (en) * 2006-12-28 2010-03-03 Renesas Technology Corp. Bidirectional switch module
US7750463B2 (en) 2006-12-28 2010-07-06 Renesas Technology Corp. Bidirectional switch module
US8039954B2 (en) 2006-12-28 2011-10-18 Renesas Electronics Corporation Bidirectional switch module
JP2008193779A (en) * 2007-02-02 2008-08-21 Fuji Electric Systems Co Ltd Semiconductor module
US8300443B2 (en) 2007-02-02 2012-10-30 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor module for use in power supply
JP2011015558A (en) * 2009-07-03 2011-01-20 Toyo Electric Mfg Co Ltd Overvoltage protection device
US20120256574A1 (en) * 2010-01-18 2012-10-11 Mitsubishi Electric Corporation Power semiconductor module, power converting apparatus and railway car
US9520802B2 (en) * 2010-01-18 2016-12-13 Mitsubishi Electric Corporation Power semiconductor module, power converting apparatus and railway car
US9490721B2 (en) 2011-05-31 2016-11-08 Nissan Motor Co., Ltd. Power conversion device
US9641092B2 (en) 2011-05-31 2017-05-02 Nissan Motor Co., Ltd. Power converter
WO2012165100A1 (en) * 2011-05-31 2012-12-06 日産自動車株式会社 Power conversion device
JP2012253859A (en) * 2011-05-31 2012-12-20 Nissan Motor Co Ltd Power conversion device
EP2717453A4 (en) * 2011-05-31 2015-05-27 Nissan Motor Power converter
US9755535B2 (en) 2011-05-31 2017-09-05 Nissan Motor Co., Ltd. Three phase to single phase power conversion device with reduced wiring between condensers and switches
US9614454B2 (en) 2011-05-31 2017-04-04 Nissan Motor Co., Ltd. Power conversion device with reduced wiring distance
WO2012165101A1 (en) * 2011-05-31 2012-12-06 日産自動車株式会社 Power conversion device
CN103563230A (en) * 2011-05-31 2014-02-05 日产自动车株式会社 Power conversion device
EP2717457A4 (en) * 2011-05-31 2015-05-27 Nissan Motor Power conversion device
CN103650316A (en) * 2011-05-31 2014-03-19 日产自动车株式会社 Power conversion device
WO2012165102A1 (en) * 2011-05-31 2012-12-06 日産自動車株式会社 Power converter
US9425701B2 (en) 2011-05-31 2016-08-23 Nissan Motor Co., Ltd. Power conversion device
US10033290B2 (en) 2011-05-31 2018-07-24 Nissan Motor Co., Ltd. Power conversion device
WO2012165099A1 (en) * 2011-05-31 2012-12-06 日産自動車株式会社 Power conversion device
CN110086326A (en) * 2011-05-31 2019-08-02 日产自动车株式会社 Power-converting device
RU2559831C2 (en) * 2011-05-31 2015-08-10 Ниссан Мотор Ко., Лтд. Power conversion device
EP2717456A4 (en) * 2011-05-31 2015-05-27 Nissan Motor Power conversion device
JP2013048507A (en) * 2011-08-29 2013-03-07 Toshiba Corp Power conversion device
JP5420122B2 (en) * 2011-10-07 2014-02-19 日産自動車株式会社 Power converter
US9369056B2 (en) 2011-10-07 2016-06-14 Nissan Motor Co., Ltd. Power converter
JPWO2013051475A1 (en) * 2011-10-07 2015-03-30 日産自動車株式会社 Power converter
WO2013051476A1 (en) * 2011-10-07 2013-04-11 日産自動車株式会社 Power converter
WO2013051475A1 (en) * 2011-10-07 2013-04-11 日産自動車株式会社 Power converter
EP2765699A1 (en) * 2011-10-07 2014-08-13 Nissan Motor Co., Ltd Power converter
CN103875169A (en) * 2011-10-07 2014-06-18 日产自动车株式会社 Power converter
EP2765699A4 (en) * 2011-10-07 2016-04-13 Nissan Motor Power converter
EP2765700A4 (en) * 2011-10-07 2016-04-13 Nissan Motor Power converter
JPWO2013051476A1 (en) * 2011-10-07 2015-03-30 日産自動車株式会社 Power converter
US9369055B2 (en) 2011-10-07 2016-06-14 Nissan Motor Co., Ltd. Power converter
JP5476510B2 (en) * 2011-10-07 2014-04-23 日産自動車株式会社 Power converter
CN103858329A (en) * 2011-10-07 2014-06-11 日产自动车株式会社 Power converter
JP2013150410A (en) * 2012-01-18 2013-08-01 Fuji Electric Co Ltd Power semiconductor module and power conversion apparatus
CN104022635A (en) * 2013-03-01 2014-09-03 控制技术有限公司 Drive circuit for electrical load
US9419541B2 (en) 2013-06-05 2016-08-16 Lsis Co., Ltd. Multilevel inverter
JP2014239641A (en) * 2013-06-05 2014-12-18 エルエス産電株式会社Lsis Co., Ltd. Multi-level inverter
WO2016031037A1 (en) * 2014-08-29 2016-03-03 東芝三菱電機産業システム株式会社 Inverter
WO2016031042A1 (en) * 2014-08-29 2016-03-03 東芝三菱電機産業システム株式会社 Converter and power conversion device using same
CN106605360A (en) * 2014-08-29 2017-04-26 东芝三菱电机产业系统株式会社 Inverter
KR20170047318A (en) * 2014-08-29 2017-05-04 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤 Inverter
JPWO2016031037A1 (en) * 2014-08-29 2017-06-01 東芝三菱電機産業システム株式会社 Inverter
KR20170044139A (en) * 2014-08-29 2017-04-24 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤 Converter and power conversion device using same
KR101972240B1 (en) * 2014-08-29 2019-04-24 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤 Inverter
JPWO2016031042A1 (en) * 2014-08-29 2017-04-27 東芝三菱電機産業システム株式会社 Converter and power conversion device using the same
US10038392B2 (en) 2014-08-29 2018-07-31 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation Inverter
US10116228B2 (en) 2014-08-29 2018-10-30 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation Converter and power conversion device manufactured using the same
KR101959643B1 (en) * 2014-08-29 2019-03-18 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤 Converter and power conversion device using same
JP2015156799A (en) * 2015-04-23 2015-08-27 株式会社東芝 Power conversion device
WO2017174102A1 (en) * 2016-04-07 2017-10-12 H.C. F. Porsche Module for a multilevel converter
US10630201B2 (en) 2016-04-07 2020-04-21 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Module for a multilevel converter
WO2020235429A1 (en) * 2019-05-21 2020-11-26 パナソニックIpマネジメント株式会社 Bi-directional switch module and bi-directional switch

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Publication number Publication date
WO2001010008A1 (en) 2001-02-08

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